| 研究領域 | 光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05105
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
犬丸 啓 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80270891)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 光触媒 / 水分解 / グリーン水素 / 電子構造 / 金属間化合物 / 助触媒 / 水素生成 / 人工光合成 / 犠牲剤 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体光触媒に担持する助触媒は，反応の活性選択性を大きく支配するため，その機能設計は極めて重要である．従来， Ni-NiO, Ag微粒子やCu微粒子など，金属単体や単純な酸化物，合金の微粒子が研究されてきた．本研究では，金属間化合物を用いた光触媒用助触媒の学理を追求する．特に，例えばMgB2のように，共有結合を持ちながら金属化した化合物に注目する．これらの化合物は，電子構造の系統的な制御が可能で，かつ吸着サイトとなる金属を構造中に導入できる．本研究では，助触媒の電子構造と構成元素が助触媒の役割をどのように変えるか，を領域内の共同研究を通して明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
半導体光触媒に担持する助触媒は，反応の活性選択性を大きく支配するため，その機能設計は極めて重要である．従来，金属単体や単純な酸化物，合金の微粒子が研究されてきた．本研究では，金属間化合物，および遷移金属酸化物結晶粒子を用いて光触媒用助触媒の学理を追求した．特に，結晶構造に由来する助触媒の電子構造が助触媒の役割をどのように変えるかに注意しながら，研究を進めた．AlB2は金属的な物性を持つ層状の結晶構造をもつ金属間化合物である．光触媒半導体粒子とAlB2粒子を複合化させた光触媒では水分解によるH2生成速度，O2生成速度が条件によっては約６倍に加速し，高い助触媒機能をもつことが示された．AlB2粒子を電着させた電極を作製し電気化学測定を行ったところ，助触媒機能と符合する測定結果が得られた．さらに，CaとMnを含む結晶性酸化物について，半導体光触媒と組み合わせそれらの特性を調べた．種々の結晶構造（ペロブスカイト，層状構造，チャネル構造）の試料を検討したところ，結晶構造とバンド計算による電子構造，それと水分解反応の挙動（H2生成速度の増大，O2生成速度の変化）に相関関係があると考えることができる結果が得られた．以上，半導体光触媒粒子から電子または正孔を受け取って水素，酸素生成反応に影響を与える結晶性無機化合物粒子について金属ホウ化物も含め知見を得ることができた．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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